基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力變壓器勵(lì)磁涌流判別陳金莉，于飛，劉喜梅（青島科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，山東青島266042）的電力變壓器勵(lì)磁涌流及故障電流進(jìn)行了數(shù)字仿真比較了兩者在物理特性上的區(qū)別。

　　同時(shí)利用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，建立了徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)勵(lì)磁涌流和短路電流的樣本進(jìn)行訓(xùn)練，并對(duì)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以正確地區(qū)分勵(lì)磁涌流和短路電流。

　　電流差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)有著悠久的歷史。但是由于變壓器內(nèi)部磁路的聯(lián)系，變壓器勵(lì)磁電流成了差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的一種來源。

　　大型電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流通常低于額定電流的1%，適當(dāng)設(shè)定差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作值仍可準(zhǔn)確判斷變壓器的內(nèi)部故障。電力變壓器運(yùn)行條件復(fù)雜，特別是當(dāng)空載變壓器突然合閘時(shí)，或者變壓器外部短路被切除變壓器端電壓突然恢復(fù)時(shí)，暫態(tài)勵(lì)磁電流（即勵(lì)磁涌流）的大小有時(shí)可與短路電流相比擬。變壓器差動(dòng)保護(hù)的主要矛盾一直集中在準(zhǔn)確鑒別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流上?；陔娏髁康牟顒?dòng)保護(hù)一般都采用涌流識(shí)別方法，在涌流時(shí)閉鎖差動(dòng)出口來保證可靠性。這種方法是有效的，但是從變壓器勵(lì)磁涌流鑒別方法的現(xiàn)狀看出，由于勵(lì)磁涌流的復(fù)雜性，現(xiàn)有的識(shí)別方法都不是非常理想。

　　RBF網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)RBF網(wǎng)絡(luò)不存在局部極小的問題，它不僅具有全局逼近性能，而且具有比較佳逼近性能，同時(shí)其傳遞函數(shù)的選取。選用RBF網(wǎng)絡(luò)中比較常用的高斯函數(shù)作為隱層傳遞函數(shù)，以線性傳遞函數(shù)作為輸出層傳遞函數(shù)。

　　網(wǎng)絡(luò)輸入輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定。對(duì)于變壓器勵(lì)磁涌流波形和內(nèi)部故障波形展開成傅立葉級(jí)數(shù)后，五次諧波以上的分量很小，一般可以略去。剩下的直流分量及1~5次諧波分量稱為特征量。因?yàn)椴煌瑯颖镜哪Ｖ荡笮〔顒e較大，從傅立葉級(jí)數(shù)得出的特征量不能直接用于網(wǎng)絡(luò)的輸入。首先要對(duì)特征量進(jìn)行歸一化處理。

　　其中Fi為基波分量。

　　將特征量樣本F進(jìn)行歸一化處理，去除基波分量Pi后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本P共有5項(xiàng)，即因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共有5個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)。由于研究的目的是要識(shí)別是勵(lì)磁涌流還是故障電流，所以只有一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。在輸入為涌流樣本時(shí)，輸出結(jié)果為1；輸入故障電流樣本時(shí)，輸出結(jié)果為0.隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定。在Matlab環(huán)境下進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，RBF網(wǎng)絡(luò)的隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)可以在訓(xùn)練中自動(dòng)獲得比較佳值，不必事先給定。這樣減小了人的主觀性，使訓(xùn)練結(jié)果更接近比較優(yōu)值。

　　在Matlab環(huán)境下的仿真試驗(yàn)中，經(jīng)過12個(gè)訓(xùn)練周期達(dá)到了誤差平方和小于0.001的訓(xùn)練要求。訓(xùn)練過程及結(jié)果見。

　　對(duì)訓(xùn)練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須進(jìn)行測(cè)試，考察網(wǎng)絡(luò)的性能。將從仿真模型中得到的沒有用于網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的樣本作為檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力、對(duì)變壓器故障判斷能力的測(cè)試樣本。和分別為變壓器發(fā)生勵(lì)磁涌流和發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)測(cè)試樣本的輸出結(jié)果。可以看出，訓(xùn)練后RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅能快速準(zhǔn)確的判斷出變壓器的勵(lì)磁涌流狀態(tài)，閉鎖差動(dòng)保護(hù)，保證保護(hù)不誤動(dòng)，同時(shí)還可以快速識(shí)別變壓器內(nèi)部故障狀態(tài)，保證差動(dòng)保護(hù)不會(huì)拒動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了變壓器差動(dòng)保護(hù)準(zhǔn)確動(dòng)作的目的。

　　3結(jié)論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電力變壓器勵(lì)磁涌流的判別，其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)揮了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在非線性模式識(shí)別上的優(yōu)勢(shì)。訓(xùn)練成功的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在判別變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流時(shí)，表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性，同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的泛化能力。仿真結(jié)果表明，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅訓(xùn)練速度快，還可以實(shí)現(xiàn)零誤差逼近，對(duì)勵(lì)磁涌流的準(zhǔn)確判別有較大的幫助作用。